专利名称：一种煤矿井下紧急避险系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤矿避险领域，更具体的说，是涉及一种煤矿井下紧急避险系统。
技术背景
目前，为了尽量减小矿井事故造成的损失，多数单位正在研究以密封式逃生避难硐室为基础的自动化救生系统，井下紧急避险系统大多是以矿用救生舱系统，以及矿用救灾无线系统如KTW2型矿用救灾无线通信系统等形式出现，为矿工提供生存的环境和条件， 解决他们的吸氧、喝水及通信问题，KTW2型矿用救灾无线通信系统能够提供语音通话。据调查分析表明，这两类系统在煤矿安全生产事故发生时，虽然可以一定程度的保障矿工们的生命安全，但是由于事故造成井下电力供应的中断，使得井下照明、通信系统不能正常工作，已有的安全监控、人员定位及通信联络系统无法满足快速救援、抗击灾难的目的，导致遇险人员不能快速撤离险区，救援人员难以及时发现遇险人员并进行有效救援，造成事故的扩大。
因此，现有技术中的井下避险设备普遍存在被动等待救援模式，不能有效地自救， 救援效果不理想；且救援系统电能供应有较大的限制，不能进行长时间的供电工作。发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种煤矿井下紧急避险系统，以克服现有技术中由于井下避险设备普遍存在救援效果不理想，遇险人员无法自救，且地面人员无法对遇险人员提供及时和有效救援的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案
一种煤矿井下紧急避险系统，包括
系统主板及周围扩展电路板、模块接口，及其驱动电路工作的操作系统和应用软件；
所述扩展电路板上的传感器，用于检测周围环境参数，所述扩展电路板上的RFID 阅读器，用于为所述避险系统定位提供支持；
电源，用于为所述避险系统提供电能供应；
与所述扩展板电路板、所述电源相连的所述系统主板，用于对整个系统的控制，所述系统主板上有处理器、存储器、所述扩展电路板的接口和所述电源的接口 ；
所述操作系统，用于驱动系统各模块之间的协同工作；
所述应用软件，用于控制所述传感器检测环境参数并进行数据分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中选择最优避灾路线图及合理的应急预案， 及控制所述RFID阅读器采集射频卡数据，并对采集的数据进行分析，完成应急避险系统定位，还用于控制无线通信和语音通话；
与所述系统主板相连的IXD显示屏，用于人机交互、显示系统状态、系统定位信息及根据分析结果所选择的最优避险路线图及合理的应急预案，并通过箭头的方式指示逃生3方向；
与所述电源相连的自发电装置，用于将外部机械能转换为电能，为系统工作提供持续的电能供应。
优选的，所述操作系统和所述应用软件是以所述扩展电路板为基础。
优选的，所述自发电装置具体为手摇发电装置。
优选的，所述自发电装置通过依次连接的整流电路、充电电路和所述电源相连。
优选的，所述扩展电路板上设置有瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器。
优选的，上述系统，还包括
通过升压电路与所述系统主板相连的蜂鸣器，所述蜂鸣器用于当所述传感器检测到的环境参数超过预设的参数值时，发出报警信号。
优选的，上述系统，还包括
通过升压电路与所述系统主板相连的LED灯，所述LED灯用于照明。
优选的，上述系统，还包括
分别与所述系统主板相连的音频接口、低频线路和通信PCI接口，所述音频接口用于语音通话，所述低频线路用于连续发射低频无线信号与求救中心进行通信，所述通信 PCI接口用于连接无线通信模块。
其中，优选的，所述通信PCI接口通过3G无线通信模块或2. 4GHz Wi-Fi无线通信模块搜寻可用的3G无线网络基站或Wi-Fi无线网络基站。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明一种煤矿井下紧急避险系统，该系统具有自发电功能，突破电池能量的限制，利用自发电装置能够长时间为井下遇险人员提供照明、逃生路线指示、通信及求救等；利用传感器检测周围环境参数，并对检测的环境参数进行计算分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中，选择最优避灾路线图及合理的应急预案。自动检测功能和环境参数超限报警功能，使遇险人员免遭二次事故侵害；无线通信、语音功能能够使地面救援人员快速、准确定位到遇险人员的位置，进行及时救援，最大程度上防止事故造成的人员伤亡。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种煤矿井下紧急避险系统结构示意图2为本发明实施例公开的另一种煤矿井下紧急避险系统结构示意图。
具体实施方式
为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下
发电装置能够将机械能转化为电能的装置。
基站移动通信系统中，连接固定部分与无线部分，并通过空中的无线传输与移动设备相连的设备。
为在发生煤矿事故时，对遇灾人员提供及时和有效地救援，本发明公开了一种煤矿井下紧急避险系统，该系统具有自发电功能，突破电池能量的限制，利用自发电装置能够长时间为井下遇险人员提供照明、逃生路线指示、通信及求救等；利用传感器检测周围环境参数，并对检测的环境参数进行计算分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中，选择最优避灾路线图及合理的应急预案。自动检测功能和环境参数超限报警功能，使遇险人员免遭二次事故侵害；无线通信、语音功能能够使地面救援人员快速、准确定位到遇险人员的位置，进行及时救援，最大程度上防止事故造成的人员伤亡。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1，为本发明公开的一种煤矿井下紧急避险系统结构示意图。本发明公开了一种煤矿井下紧急避险系统，具体包括系统主板及周围扩展电路板、模块接口，及其驱动电路工作的操作系统和应用软件；扩展电路板101，扩展电路板101上的传感器用于检测周围环境参数，扩展电路板上的RFID阅读器为所述避险系统定位提供支持，通过所述系统应用软件对避险系统进行定位；电源102，用于为所述避险系统提供电能供应；与扩展电路板101、电源102相连的系统主板103，系统主板103上有处理器、存储器、扩展电路板 101的接口和电源102的接口等，用于对整个系统的控制；所述操作系统用于驱动系统各模块之间的协同工作；所述应用软件，用于控制所述传感器检测环境参数并进行数据分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中选择最优避险路线图及合理的应急预案，及控制RFID阅读器采集射频卡数据进行计算分析，完成应急避险系统的定位，还用于控制无线通信和语音通话等，并检测电源102的电源状态；与系统主板103相连的IXD 显示屏104，用于显示系统状态、系统定位信息、及根据分析结果所选择的最优避险路线图及合理的应急预案，并通过箭头的方式指示逃生方向；与电源102相连的自发电装置105， 用于将外部机械能转换为电能，为系统工作提供持续的电能供应。
其中自发电装置105具体可以为手摇发电装置，依次通过连接的整流电路、充电电路110与电源I02相连接，将产生的电能存储在电源102中。扩展电路板101上设置有瓦斯传感器106、CO传感器107、温度传感器108和RFID阅读器109，瓦斯传感器106用于检测环境中瓦斯的浓度、CO传感器107用于检测环境中CO的浓度、温度传感器108用于检测环境温度，RFID阅读器109用于阅读周围的射频卡用于所述系统自身的定位。
所述避险系统初始化时，避险系统的主机开机上电，进行自检并将检测到的电源 102的电量显示在IXD显示屏104上，进入工作状态；扩展电路板101通过瓦斯传感器106、 CO传感器107、温度传感器108及RFID阅读器109感知周围的环境和位置；系统应用软件对扩展电路板101检测的环境参数进行分析，并对环境参数和分析结果进行存储，以便事故发生时，所述避险系统快速进入工作状态。
本发明可以在井下事故突发时，为井下工作人员提供紧急避灾路线导航，使遇险人员快速撤离到安全地带，并且完全摆脱系统电池能量的束缚，利用自发电装置能够井下长时间为遇险人员提供照明、通信、求救等。
本发明公开了一种煤矿井下紧急避险系统，该系统具有自发电功能，突破电池能量的限制，利用自发电装置能够长时间为井下遇险人员提供照明、逃生路线指示、通信及求救等；利用传感器检测周围环境参数，并对检测的环境参数进行计算分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中，选择最优避灾路线图及合理的应急预案。自动检测功能和环境参数超限报警功能，使遇险人员免遭二次事故侵害；无线通信、语音功能能够使地面救援人员快速、准确定位到遇险人员的位置，进行及时救援，最大程度上防止事故造成的人员伤亡。
在上述本发明公开的实施例的基础上，本发明还公开了另一种煤矿井下紧急避险系统，请参阅附图2，基础结构与上述实施例公开的一致，本实施例进一步还包括通过升压电路201与系统主板103相连的蜂鸣器202，蜂鸣器202用于当扩展电路板101检测到的环境参数超过预设的参数值时，发出报警信号。通过升压电路202与主板103相连的LED 灯203，LED灯203用于当煤矿井下断电时，为遇险人员提供照明。分别与系统主板103相连的音频接口 204，低频线路205和通信PCI接口 206，音频接口 204用于语音通话，低频线路205用于连续发射低频无线信号与求救中心进行通信，通信PCI接口 206可以通过3G无线通信模块或2. 4GHz Wi-Fi无线通信模块搜寻可用的3G无线网络基站或Wi-Fi无线网络基站。
本发明中的蜂鸣器202和LED灯203在发生事故时发出声光求救信号，及提供井下照明。通过通信PCI接口 206中插入的相关模块主动搜寻可用的无线网络。若搜寻到无线网络，主动与地面服务器联系报告位置、开启语音通话，并且低频线路205连续发射低频无线信号，与救援中心进行通信。
上述实施例公开的煤矿井下紧急避险系统中无线通话、语音功能能够使地面救灾人员快速定位到遇险人员的位置，进行及时救援，最大程度上防止煤矿井下事故造成的人员伤亡。
本发明实施例公开的煤矿井下紧急避险系统的工作过程如下所述
正常情况下，避险系统通过RFID阅读器109采集周围射频卡，实时将自身位置上传至主站，通过音频接口 204与主站进行语言通话，采用传感器检测瓦斯等环境数据，并通过通信PCI接口 206中的通信模块可检测与附近基站通信是否正常。
当发生灾变情况下，周围尚未断电、通信尚且畅通时，通过音频接口 204和通信 PCI接口 206中无线通信模块，避险系统与地面主站(指挥中心)联系(通话或短信)，使地面主站第一时间了解灾变性质(火灾、水灾、瓦斯突出等)、险情位置等，并将最优的避险路线和合理的应急方案显示在LCD显示屏104上，获得有效自救方案；
根据灾变性质采取紧急措施，通过避险系统查看避险路线确定安全的避灾方法、选择最短和最安全的逃生路线带领矿工进行撤离险区；
利用传感器检测周围环境参数，实现自动环境检测功能，并对检测的环境参数进行分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中，选择最优避灾路线图及合理的应急预案，可实时监测周围环境参数(瓦斯、Co、温度等)，能够实现超限报警，逃生期间可规避灾害路线；
同时启动设备的求救信号发射装置，利用低频线路可每隔一定的时间间隔(例如10秒钟)向外发射求救信号；
避险系统可自动寻找附近尚未被破坏仍在正常工作的基站，遇险人员可接收地面调度指挥中心的指令，了解灾变性质(火灾、水灾、瓦斯突出等)、险情位置等，获得有效自救方案。同时，向指挥中心反馈被困区域的情况，为抢险救援提供第一手资料。
避险系统自身电能供给不足时，通过手摇式自发电，以维持上述功能。
当发生灾变情况下，周围断电无照明后，可启用避险系统LED灯203进行照明，以便查看巷道的指示路标，辨清方向，沿避灾路线尽快离开险情区，使遇险人员及时撤离险区；
综上所述本发明公开了一种煤矿井下紧急避险系统，该系统具有自发电功能，突破电池能量的限制，利用自发电装置能够长时间为井下遇险人员提供照明、逃生路线指示、 通信及求救等；利用传感器检测周围环境参数，并对检测的环境参数进行计算分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中，选择最优避灾路线图及合理的应急预案。自动检测功能和环境参数超限报警功能，使遇险人员免遭二次事故侵害；无线通信、语音功能能够使地面救援人员快速、准确定位到遇险人员的位置，进行及时救援，最大程度上防止事故造成的人员伤亡。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种煤矿井下紧急避险系统，其特征在于，包括系统主板及周围扩展电路板、模块接口，及其驱动电路工作的操作系统和应用软件；所述扩展电路板上的传感器，用于检测周围环境参数，所述扩展电路板上的RFID阅读器，用于为所述避险系统定位提供支持；电源，用于为所述避险系统提供电能供应；与所述扩展电路板、所述电源相连的所述系统主板，用于对整个系统的控制，所述系统主板上有处理器、存储器、所述扩展电路板的接口和所述电源的接口 ；所述操作系统，用于驱动系统各模块之间的协同工作；所述应用软件，用于控制所述传感器检测环境参数并进行数据分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中选择最优避灾路线图及合理的应急预案，及控制所述RFID阅读器采集射频卡数据，并对采集的数据进行分析，完成应急避险系统定位，还用于控制无线通信和语音通话；与所述系统主板相连的LCD显示屏，用于人机交互、显示系统状态、系统定位信息及根据分析结果所选择的最优避险路线图及合理的应急预案，并通过箭头的方式指示逃生方向；与所述电源相连的自发电装置，用于将外部机械能转换为电能，为系统工作提供持续的电能供应。
2.根据权利要求1所述的避险系统，其特征在于，所述操作系统和所述应用软件是以所述扩展电路板为基础。
3.根据权利要求1所述的避险系统，其特征在于，所述自发电装置具体为手摇发电装置。
4.根据权利要求1所述的避险系统，其特征在于，所述自发电装置通过依次连接的整流电路、充电电路和所述电源相连。
5.根据权利要求1所述的避险系统，其特征在于，所述扩展电路板上设置有瓦斯传感器、CO传感器、温度传感器。
6.根据权利要求1所述的避险系统，其特征在于，还包括通过升压电路与所述系统主板相连的蜂鸣器，所述蜂鸣器用于当所述传感器检测到的环境参数超过预设的参数值时，发出报警信号。
7.根据权利要求1所述的避险系统，其特征在于，还包括通过升压电路与所述系统主板相连的LED灯，所述LED灯用于照明。
8.根据权利要求7所述的避险系统，其特征在于，还包括分别与所述系统主板相连的音频接口、低频线路和通信PCI接口，所述音频接口用于语音通话，所述低频线路用于连续发射低频无线信号与求救中心进行通信，所述通信PCI 接口用于连接无线通信模块。
9.根据权利要求8所述的避险系统，其特征在于，所述通信PCI接口通过3G无线通信模块或2. 4GHz Wi-Fi无线通信模块搜寻可用的3G无线网络基站或Wi-Fi无线网络基站。
全文摘要
本发明公开了一种煤矿井下紧急避险系统，该系统具有自发电功能，突破电池能量的限制，利用自发电装置能够长时间为井下遇险人员提供照明、逃生路线指示、通信及求救等；利用传感器检测周围环境参数，并对检测的环境参数进行计算分析，根据分析结果从预先存储的多个避灾路线图及应急预案中，选择最优避灾路线图及合理的应急预案。自动检测功能和环境参数超限报警功能，使遇险人员免遭二次事故侵害；无线通信、语音功能能够使地面救援人员快速、准确定位到遇险人员的位置，进行及时救援，最大程度上防止事故造成的人员伤亡。
文档编号F03G5/00GK102536310SQ20121005832
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月7日 优先权日2012年3月7日
发明者张玉军, 邵纪峰 申请人:济南东之林智能软件有限公司